备战2025年高考二轮复习生物（山东版）大单元5遗传的分子基础、变异与进化层级二关键突破提升练（Word版附解析）

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1.(2024·辽宁丹东模拟)下图表示的是细胞内DNA的复制过程。SSB代表单链DNA结合蛋白,能激发DNA聚合酶的活力。DNA子链由5'→3'延伸。下列叙述正确的是( )
A.X代表解旋酶,其作用是断开氢键
B.Y代表引物,两条子链合成过程所需Y的数量不同
C.复制叉的移动方向和两条子链延伸的方向相同
D.冈崎片段的连接需要SSB激发后的DNA聚合酶的催化
答案B
解析X代表DNA聚合酶,其作用是催化单个的脱氧核苷酸加到DNA片段上,A项错误;由题图可知,DNA复制时,其中一条链的复制是连续的,只需要一个引物,另一条链的复制是不连续的,形成多个子链DNA片段,所以需要多个引物,因此两条子链合成过程所需Y的数量不同,B项正确;复制叉的移动方向和其中一条子链延伸的方向相同,C项错误;冈崎片段的连接需要DNA连接酶的催化,D项错误。
2.(2024·陕西安康模拟)线粒体DNA(mtDNA)是一种双链环状DNA分子,其复制过程如图所示。下列有关叙述错误的是( )
A.子代DNA1和子代DNA2各自的两条链中新合成的链分别是A链和B链
B.mtDNA复制时,在能量的驱动下DNA聚合酶将DNA的两条链解开
C.mtDNA位于线粒体基质中,该场所中能进行基因的转录过程
D.mtDNA复制时出现D-环的原因之一是两条链的复制起点不在同一位置
答案B
解析据题图可知,子代DNA1是以B链为模板合成的,DNA2则是以A链为模板合成的,由于DNA的A链和B链碱基互补,因此子代DNA1和子代DNA2各自的两条链中新合成的链分别是A链和B链,A项正确;DNA聚合酶没有催化解旋的作用,B项错误;线粒体基质中含有少量DNA和RNA,可进行DNA的复制、转录和翻译,因此mtDNA位于线粒体基质中,该场所中能进行基因的转录过程,C项正确;据题图可知,mtDNA复制时出现D-环的原因之一是两条链的复制起点不在同一位置,D项正确。
3.(2024·重庆模拟)端粒是染色体两端有特殊序列的DNA—蛋白质复合体,端粒DNA序列在每次细胞分裂后都会缩短一截,在端粒DNA序列被“截”短后,端粒内侧正常基因的DNA序列就会受到损伤,导致细胞衰老。端粒长度的维持与端粒酶的活性有关,端粒酶能以自身RNA为模板修复端粒,使之延伸,如图所示。下列叙述正确的是( )
A.端粒酶在修复端粒时需要的原料为核糖核苷酸
B.端粒DNA修复过程中还会用到DNA聚合酶、DNA连接酶
C.卵细胞中的端粒酶活性较高,端粒修复后可进行减数分裂
D.支原体的端粒DNA序列会随复制次数的增加逐渐缩短
答案B
解析端粒酶在修复端粒时需要的原料为脱氧核糖核苷酸,A项错误;DNA修复过程中会用到DNA聚合酶、DNA连接酶,B项正确;卵母细胞中的端粒酶活性较高,卵细胞是成熟的生殖细胞,不能进行减数分裂,C项错误;支原体是原核生物,不存在端粒,D项错误。
4.(2024·山东济宁模拟)端粒酶由蛋白质和RNA组成,能以自身RNA为模板修复端粒,其活性在正常细胞中被抑制,在肿瘤细胞中被激活。研究芪莲舒痞颗粒(QLSP)对胃炎模型鼠胃黏膜细胞端粒酶活性的影响,结果如图。下列叙述正确的是( )
注:胃复春是一种主治胃癌前期病变的临床用药。
A.端粒酶是一种逆转录酶,可被RNA酶彻底降解
B.随QLSP浓度升高,实验组端粒酶活性逐渐升高
C.端粒严重缩短后,可能引起细胞核体积变大、染色质收缩
D.大肠杆菌端粒随分裂次数的增加逐渐缩短,增殖能力减弱
答案C
解析端粒酶催化的是以RNA为模板合成DNA的过程,是一种逆转录酶,端粒酶由蛋白质和RNA组成,可被蛋白质酶和RNA酶彻底降解,用RNA酶无法将其彻底降解,A项错误;由题图可知,随QLSP浓度升高,端粒酶阳性的小鼠个体数逐渐减少,故随QLSP浓度升高,实验组端粒酶活性逐渐降低,B项错误;随着DNA分裂次数的增加,端粒会逐渐缩短,端粒内侧正常基因的DNA序列就会受到损失,细胞开始衰老,表现为细胞核体积变大、染色质收缩,C项正确;大肠杆菌为原核生物,没有染色体,因而没有端粒,D项错误。
5.(2024·上海松江二模)(10分)DNA复制时,子链的合成与延伸需要RNA引物引导,引物的3'端作为新合成子链的起始。图1、图2分别为真核细胞DNA复制过程及结束阶段示意图,每条链5'→3'的方向由箭头指示,粗线代表母链(a链和b链),细线代表新生链(滞后链和前导链)。
图1
图2
(1)图1中,滞后链延伸的方向和DNA解旋酶的移动方向 (填“相同”或“相反”);前导链的合成需要 (填“一个”或“多个”)RNA引物。
(2)DNA复制结束阶段,需去除引物并填补相应缺口。由于新生链延伸只能沿5'→3'方向进行,导致图2中 (选填编号)处的引物去除后,缺口无法填补,造成DNA缩短。端粒位于真核生物的染色体两端,是由若干串联的DNA重复序列(四膜虫:5'-TTGGGG-3';哺乳动物:5'-TTAGGG-3')和蛋白质形成的复合体。端粒重复序列随着细胞分裂次数的增加而不断减少,导致端粒缩短;当端粒不能再缩短时,细胞就无法继续分裂并开始凋亡。细胞中存在的端粒酶则可以合成并延伸端粒。图3为真核生物四膜虫端粒合成延伸的过程。
图3

(3)四膜虫的一个端粒重复序列所含氢键数 (填“大于”“等于”或“小于”)人类的一个端粒重复序列所含氢键数。正常情况下,人类有丝分裂中期的一个细胞中,含有 个端粒。
(4)端粒重复序列修复使用的原料是 ,端粒酶的作用与 类似。(选填编号)
①脱氧核苷三磷酸 ②核糖核苷三磷酸 ③逆转录酶 ④DNA聚合酶 ⑤RNA聚合酶
(5)下列有关端粒的叙述,错误的是 。
A.端粒酶对维持染色体DNA的完整性起重要作用
B.人类的少数细胞如造血干细胞,端粒酶活性较高
C.人体大部分细胞因缺乏端粒酶基因,故不能延伸端粒
D.癌细胞内可能存在延伸端粒的机制,使其能够无限增殖
答案(1)相反 一个
(2)③
(3)大于 184
(4)① ③
(5)C
解析(1)图1中,滞后链的延伸方向是向左的,DNA解旋酶的移动方向是向右的,二者方向相反;前导链的延伸方向和DNA解旋酶的移动方向相同,前导链的合成需要一个RNA引物。(2)DNA复制结束阶段,需去除引物并填补相应缺口,图2中③处的引物需要去除,缺口无法填补,造成DNA缩短。(3)四膜虫的一个端粒重复序列中G和C的比例较高,G和C通过3个氢键相连,而A和T通过2个氢键相连,因此四膜虫的一个端粒重复序列所含氢键数大于人类的一个端粒重复序列所含氢键数。正常情况下,人类一个细胞中有46条染色体,在有丝分裂过程中染色体进行复制,出现染色单体,端粒位于真核生物染色体的两端,因此端粒数为46×2×2=184(个)。(4)端粒重复序列修复使用的原料是①脱氧核苷三磷酸,端粒酶的作用是以RNA为模板,合成DNA链,因此端粒酶的作用与③逆转录酶类似。(5)端粒酶可以合成并延伸端粒,对维持染色体DNA的完整性起重要作用,A项正确;人类的少数细胞如造血干细胞的分裂能力旺盛,端粒酶活性较高,可维持端粒的长度,B项正确;人体内的大部分细胞都含有端粒酶基因,但是表达的量较低,C项错误;癌细胞内可能存在延伸端粒的机制,使其能够无限增殖,D项正确。
突破点2 遗传信息的表达及其调控
6.(2024·山东临沂模拟)甲基转移酶介导的N6-甲基腺苷(m6A)修饰是小鼠肝脏发育所必需的,具体机制如图1所示,其中Mettl3基团是甲基转移酶复合物的重要组成元件,Hnf4α是核心转录因子,Igf2bp1是在该过程中发挥重要作用的一种有机物分子,ADOC3是与肝脏发育和成熟密切相关的基因。科学家分析了mRNA不同区域被m6A修饰的频率,结果如图2所示。下列说法错误的是( )
图1
图2
A.甲基转移酶复合物催化mRNA上的腺苷发生m6A修饰,影响ADOC3基因的转录过程
B.Igf2bp1发挥的作用可能是通过与m6A特异性结合,维持Hnf4α mRNA的稳定
C.若m6A修饰的碱基序列是“GGAC”,理论上mRNA上发生m6A修饰的概率是1/256
D.m6A修饰的峰值发生在mRNA上的终止密码子附近
答案D
解析甲基转移酶复合物可以催化mRNA上的腺苷发生m6A修饰,影响ADOC3基因的转录过程,从而促进小鼠肝脏的发育和成熟,A项正确;由图1可知,通过Igf2bp1与m6A特异性结合,维持Hnf4α mRNA的稳定性,从而避免其被RNA酶水解,B项正确;若m6A修饰的碱基序列是“GGAC”,由于mRNA每个碱基位置出现不同碱基的可能性均有4种,故出现GGAC的概率是1/4×1/4×1/4×1/4=1/256,C项正确;由图2可知,m6A修饰的峰值发生在mRNA 5'端的翻译区附近,即起始密码子附近,D项错误。
7.(不定项)(2024·山东泰安模拟)2020年2月,中国科学院生物物理研究所揭示了一种精细的DNA复制起始位点的识别调控机制。该研究发现,含有组蛋白变体H2A.Z的核小体(染色体的基本组成单位)能够通过直接结合甲基化酶SUV420H1,促进核小体上的组蛋白H4的第二十位氨基酸发生二甲基化修饰。而带有二甲基化修饰的H2A.Z核小体能进一步招募复制起始位点识别蛋白ORC1,从而帮助DNA复制起始位点的识别。下列叙述正确的是( )
A.核小体的主要组成成分是DNA
B.一个DNA分子上只可能含有一个组蛋白变体H2A.Z的核小体
C.开发抑制甲基化酶SUV420H1活性的药物,可以用作肿瘤的治疗
D.在T细胞中破坏该调控机制后,T细胞的免疫激活也会受到抑制
答案CD
解析染色体的主要组成成分是DNA和蛋白质,核小体是染色体的基本组成单位,其主要组成成分是DNA和蛋白质,A项错误;分析题意,含有组蛋白变体H2A.Z的核小体参与调控DNA复制起始位点的识别,DNA分子可以多起点复制,所以一个DNA分子上可以含有多个组蛋白变体H2A.Z的核小体,B项错误;分析题意,甲基化酶SUV420H1可催化组蛋白变体H2A.Z的甲基化,带有二甲基化修饰的H2A.Z核小体能进一步招募复制起始位点识别蛋白ORC1,从而帮助DNA复制起始位点的识别,因此,开发抑制甲基化酶SUV420H1活性的药物,能抑制DNA复制过程,因而可以用作肿瘤的治疗,C项正确;在T细胞中破坏该调控机制后,能抑制DNA复制,T细胞的增殖受阻,导致T细胞免疫激活受到抑制,D项正确。
8.(15分)可变剪接是指从一个mRNA前体中通过不同的剪接方式(选择不同的剪接位点组合)产生不同的mRNA剪接异构体的过程。可变剪接是调节基因表达和产生蛋白质组多样性的重要机制,选择性剪接产生不同的RNA异构体,控制真核生物的表型复杂性。真核生物新生的mRNA前体经过5'戴帽、剪接、3'加尾等加工成为成熟的mRNA。在剪接反应过程中,含有内含子和外显子的新生的mRNA前体,在剪接体的作用下切除内含子,并将外显子依次连接起来,过程如图1所示。
图1
(1)若要获得图1中的蛋白质A、B、C所对应的DNA序列,需要以 为模板、 为原料,还需在PCR反应体系中加入 、相关酶等成分,获得的产物是 。
(2)剪接反应由剪接体执行,剪接体由5个小核糖核蛋白复合体组成。剪接体作用于 链中的 ,精确切除每个内含子转录序列并以正确次序连接外显子对应的RNA片段。
(3)真核细胞核内的前体mRNA加工通过5'戴帽、剪接(移除内含子)、3'末端切割加尾,从而形成成熟的mRNA。剪接后可通过探针鉴定(如图2所示),组成探针的基本单位是 ,若结果中出现 ,则表明获得相应长度的可变剪接片段。
图2
(4)BCAS2是一个多功能蛋白,参与前体RNA的剪接和DNA损伤修复。在精原干细胞中,BCAS2基因的缺失会导致“减数分裂促进因子”Dazl蛋白质的不同剪接异构体表达异常,图3对比了普通精原干细胞和去除BCAS2基因的精原干细胞中Dazl基因的表达水平。
图3
Dazl全长异构体和Dazl缺失8号外显子属于同源异构体(由一个基因的mRNA前体因可变剪接而产生的多种mRNA)。由图3可知,Dazl全长异构体的表达水平显著 (填“上调”“基本不变”或“下调”),Dazl缺失8号外显子后的表达水平明显 (填“上调”“基本不变”或“下调”)。由此得出的结论是 。
答案(1)mRNA前体 4种游离的脱氧核苷酸 引物 cDNA
(2)mRNA 磷酸二酯键
(3)核糖核苷酸 杂交带
(4)下调 上调 BCAS2蛋白参与小鼠精原干细胞中的可变剪接,且具体参与8号外显子的剪接
解析(1)若要获得图1中的蛋白质A、B、C对应的DNA序列,可采用逆转录法,以mRNA前体为模板、4种游离的脱氧核苷酸为原料进行合成;PCR是体外扩增DNA的技术,PCR反应体系除了需要模板、原料外,还需要引物、相关酶(逆转录酶、TaqDNA聚合酶)等;由于是以mRNA前体为模板,因此PCR产物为cDNA。(2)mRNA是核糖核苷酸以磷酸二酯键相连构成的大分子,因此剪接体作用于mRNA链中的磷酸二酯键。(3)探针可以与mRNA结合,因此探针是一段特定的RNA,组成探针的基本单位为核糖核苷酸;探针与成熟的mRNA能够互补配对形成杂交带,若有相应长度的可变剪接片段存在,则存在杂交带,反之则无。(4)结合图3可知,对比普通精原干细胞和去除BCAS2基因的精原干细胞中Dazl基因的表达水平,Dazl全长异构体的表达水平显著下调;Dazl缺失8号外显子后的表达水平明显上调。由此证明BCAS2蛋白参与小鼠精原干细胞中的可变剪接,且具体参与8号外显子的剪接。
突破点3 变异类型的判断及相关实验
9.(2024·山东烟台三模)单亲二体(UPD)是指子代细胞中两条同源染色体均遗传自一个亲本。若两条同源染色体均来自同一亲本的同一条染色体,则称为单亲同二体(UPiD);若其来自同一亲本的两条同源染色体,则称为单亲异二体(UPhD)。UPD的发生一般与异常配子的形成有关。异常配子与正常配子受精结合形成三体合子,此后,卵裂过程中若丢失其中一条染色体就可能形成UPD。下列说法错误的是( )
A.UPD并不一定致病,若致病通常会引起常染色体隐性遗传病
B.UPD的种类一般与三体合子卵裂过程中丢失哪条染色体有关
C.UPhD的发生与减数分裂Ⅰ后期同源染色体不分离形成的二体配子有关
D.三体合子在卵裂过程中只有丢失的染色体来自正常配子才会导致UPD
答案B
解析根据题意,单亲二体(UPD)是指子代细胞中两条同源染色体均遗传自一个亲本,包括两条同源染色体均来自同一亲本的同一条染色体或来自同一亲本的两条同源染色体,因此UPD并不一定致病,若致病通常会引起常染色体隐性遗传病,A项正确;根据题意,单亲二体(UPD)包括单亲同二体(UPiD)和单亲异二体(UPhD),如果两条同源染色体均来自同一亲本的同一条染色体,即减数分裂Ⅱ的后期异常,同一条染色体的着丝粒分裂后,两条单体形成的染色体移向一极,则称为单亲同二体(UPiD),如果其来自同一亲本的两条同源染色体,即减数分裂Ⅰ的后期异常,导致同源染色体移向一极,则称为单亲异二体(UPhD),所以UPD的种类一般与异常配子形成的时期有关,B项错误,C项正确;根据题意可知,异常配子与正常配子受精结合形成三体合子,三体合子卵裂过程中只有丢失的染色体来自正常配子,才会导致UPD,D项正确。
10.(2024·山东潍坊三模)某哺乳动物基因型为Dd,已知D、d基因位于2号染色体上。若某细胞在分裂过程中,2号染色体出现了如图所示的变化,即当染色体的端粒断裂后,姐妹染色单体会在断裂处发生融合,形成染色体桥,融合的染色体在细胞分裂后期由于纺锤丝的牵引,在两个着丝粒之间的任何一处位置发生随机断裂,形成的两条子染色体移到两极。不考虑其他变异。下列说法错误的是( )
A.染色体桥形成可能发生在有丝分裂后期或减数分裂Ⅱ后期
B.该细胞姐妹染色单体上基因的不同是由基因突变或基因重组导致的
C.若该细胞为体细胞,产生的其中一个子细胞的基因型有8种可能性
D.若为次级卵母细胞,则形成的卵细胞有4种可能
答案C
解析染色体失去端粒不稳定,其姐妹染色单体可能会连接在一起形成染色体桥,由题意可知,染色体桥形成可能发生在有丝分裂后期或减数分裂Ⅱ后期,A项正确;该细胞的基因型为Dd,基因重组或基因突变均可能导致姐妹染色单体上出现等位基因,B项正确;若该细胞为体细胞,进行有丝分裂,产生的子代基因型有DD和Dd、dd和Dd、DDd和DO、Ddd和dO,即该细胞产生的子细胞的基因型有7种可能性,C项错误;若为次级卵母细胞,则形成的卵细胞有D、d、Dd和O,4种可能,D项正确。
11.(2024·江西鹰潭二模)某二倍体雌雄同株的植物,红花对白花为显性(分别由基因D和d控制),现用纯合红花和白花杂交,子代中出现了甲、乙两株基因型为DDd的可育红花植株。研究人员让甲与白花植株杂交,让乙自交,后代红花与白花的分离比均为3∶1。据此推测,甲、乙两植株产生过程中所发生的变异类型分别是( )
A.甲为染色体片段易位,乙为个别染色体数量变异
B.甲为个别染色体数量变异,乙为染色体片段重复
C.甲为染色体片段易位,乙为染色体片段重复
D.甲为个别染色体数量变异,乙为染色体片段易位
答案C
解析如果是个别染色体数量变异导致的,则DDd产生D、Dd、DD、d四种配子,比例为2∶2∶1∶1,若与白花植株杂交,后代紫花与白花的比例为5∶1,若自交,后代紫花与白花的比例为35∶1。如果是染色体片段重复导致的,则DDd产生DD、d两种配子,比例为1∶1,若与白花植株杂交,后代紫花与白花的比例为1∶1,若自交,后代紫花与白花的比例为3∶1。如果是染色体片段易位导致的,则DDd产生D、Dd、DD、d四种配子,比例为1∶1∶1∶1,若与白花植株杂交,后代紫花与白花的比例为3∶1,若自交,后代紫花与白花的比例为15∶1。甲与白花植株杂交,后代紫花与白花的分离比为3∶1,甲植株产生过程中发生的变异类型为染色体片段易位;乙自交,后代紫花与白花的分离比为3∶1,乙植株产生过程中发生的变异类型为染色体片段重复。
12.染色体片段缺失的杂合子生活力降低但能存活,片段缺失的纯合子常因此死亡。控制果蝇红眼和白眼的基因位于X染色体上,且红眼对白眼为显性,现有一红眼雄蝇(甲)与一白眼雌蝇(乙)杂交,子代中出现一例染色体数目正常的白眼雌蝇(丙)。下列相关叙述不正确的是( )
A.正常情况下,甲与乙杂交,后代中只有红眼雌蝇和白眼雄蝇
B.丙的出现可能是甲的精子产生了基因突变或X染色体片段缺失
C.丙与正常红眼雄蝇杂交,统计后代雌雄个体的比例可确定其变异类型
D.基因突变和X染色体片段缺失两种变异均可通过显微镜观察到
答案D
解析果蝇的红眼对白眼为显性,若用A、a基因分别表示果蝇的红眼与白眼,则红眼雄蝇(甲)的基因型为XAY,白眼雌蝇(乙)的基因型为XaXa,正常情况下,甲与乙杂交,后代的基因型及表型为XAXa(红眼雌蝇)、XaY(白眼雄蝇),A项正确。结合A选项的分析,甲的基因型为XAY,乙的基因型为XaXa,杂交后子代中出现一例染色体数目正常的白眼雌蝇(丙),丙的基因型可能为XaXa(甲的精子产生了基因突变导致)或XOXa(O表示甲的精子X染色体片段缺失,刚好丢失了含A基因的片段),B项正确。结合B选项的分析,丙的基因型可能为XaXa或XOXa,丙与正常红眼雄蝇(XAY)杂交,若为基因突变(XaXa)所致,则子代雌蝇均为红眼,雄蝇均为白眼,且雌雄果蝇数目之比为1∶1;若为染色体片段的缺失(XOXa)所致,则杂交子代中雌蝇数目与雄蝇数目之比为2∶1(雄果蝇中片段缺失的纯合子个体死亡),故丙与正常红眼雄蝇杂交,统计后代雌雄个体的比例可确定其变异类型,C项正确。染色体片段的缺失在光学显微镜下可以观察到,但基因突变在显微镜下观察不到,D项错误。
13.(2024·江西新余二模)科研人员将野生型个体(YSn/YSn)与焦刚毛黄体(ysn/ysn)杂交,其子代基因型为YSn/ysn,正常情况下,应只表现出野生型的正常刚毛灰体,但在实验结果中发现有的子代个体身上出现了部分黄体组织,并且这部分黄体组织的刚毛为焦刚毛,更为巧合的是二者出现的范围、大小都一致。这种情况的出现可能是有丝分裂过程中染色体互换造成的,如图所示。下列分析错误的是( )
A.杂合子(YSn/ysn)有丝分裂产生的两个子细胞的基因型可能不同
B.图中染色体发生“体细胞联会交换”时,其他染色体也同时在联会
C.这种现象属于基因重组,会偶然发生在杂合子有丝分裂过程中
D.这种身体部分出现黄体焦刚毛的个体后代不一定会出现这种性状
答案B
解析有丝分裂过程中如果发生染色体互换,则产生的两个子细胞的基因型可能不同,A项正确;有丝分裂过程中不存在同源染色体的普遍联会,B项错误;基因重组是指控制不同性状的基因重新组合,有丝分裂过程中染色体互换会导致基因重组,C项正确;有丝分裂过程中染色体互换是随机发生的,这种身体部分出现黄体焦刚毛的个体后代不一定会出现这种性状,D项正确。
14.(10分)玉米非糯性基因(A)对糯性基因(a)为显性,植株紫色基因(B)对植株绿色基因(b)为显性,这两对等位基因分别位于第9号和第6号染色体上。现有非糯性紫株、非糯性绿株和糯性紫株三个纯种品系供实验选择。
(1)若要验证基因的自由组合定律,应选择的杂交组合是 。
(2)当用X射线照射纯合糯性紫株玉米花粉后,将其授于纯合糯性绿株的个体上,发现在F1的734株中有2株为绿色。关于这2株绿色植株产生的原因,有两种推测。
推测一:少数花粉中紫色基因(B)突变为绿色基因(b),导致F1中少数绿株的产生。
推测二:6号染色体载有紫色基因(B)的区段缺失导致的。已知第6号染色体区段缺失的雌、雄配子可育,而缺失纯合子(两条同源染色体均缺失相同片段)致死。
某同学设计了以下杂交实验,以探究X射线照射花粉后产生的变异类型。
实验步骤
第一步:选上述绿色植株与 纯种品系杂交,得到F2;
第二步:让F2植株自交,得到F3;
第三步:观察并记录F3 。
结果预测及结论
①若F3中 ,说明推测一成立;
②若F3中 ,说明推测二成立。
答案(1)非糯性绿株和糯性紫株
(2)非糯性紫株(或糯性紫株) 植株的颜色及比例 ①紫株∶绿株=3∶1 ②紫株∶绿株=6∶1
解析(1)若要验证基因的自由组合定律,杂交获得的F1的基因型应该是AaBb,因此选择的亲本是非糯性绿株(AAbb)和糯性紫株(aaBB)。(2)纯合糯性紫株玉米的基因型是aaBB,产生的精子基因型是aB,纯合糯性绿株的基因型是aabb,产生的卵细胞基因型是ab,正常情况下,杂交后代的基因型是aaBb,都是紫株。如果用X射线照射纯合糯性紫株玉米花粉后,将其授于纯合糯性绿株的个体上,发现在F1的734株中有2株为绿色,绿株出现的可能原因是精子中的B基因突变形成b,或者精子中B基因所在的染色体片段缺失。仅考虑与植株颜色有关的基因,如果是基因突变引起的,该突变绿株的基因型是bb,与紫株纯合品系杂交,F2的基因型是Bb,F2自交,得到F3的基因型及比例是BB∶Bb∶bb=1∶2∶1,表型及比例为紫株∶绿株=3∶1;如果是染色体片段缺失引起的,则突变绿株的基因型用B-b表示,与紫株纯合品系杂交,F2的基因型是Bb、BB-,比例是1∶1,Bb自交后代的基因型及比例是BB∶Bb∶bb=1∶2∶1,BB-自交后代的基因型及比例是BB∶BB-∶B-B-=1∶2∶1,其中B-B-致死,因此F2自交得到的F3的表型及比例是紫株∶绿株=6∶1。
15.(2024·安徽铜陵模拟)(9分)科研工作者利用某二倍体植物(2n=20)进行实验。该植物的红花和白花由5号染色体上的一对等位基因(D、d)控制。正常情况下纯合红花植株与白花植株杂交,子代均为红花植株。育种工作者用X射线照射红花植株A后,再使其与白花植株杂交,发现子代有红花植株932株,白花植株1株(白花植株B)。请分析回答下列问题。
(1)若对该植物基因组进行测序,发现一个DNA分子有3个碱基对发生了改变,但该DNA控制合成的蛋白质均正常,试说出两种可能的原因: ; 。
(2)关于白花植株B产生的原因,科研人员提出了以下三种假设。
假设一:X射线照射红花植株A导致其发生了基因突变。
假设二:X射线照射红花植株A导致其5号染色体断裂,含有基因D的片段缺失。
假设三:X射线照射红花植株A导致其5号染色体丢失一条。
①经显微镜观察,白花植株B在减数分裂Ⅰ前期形成 个四分体,则可以否定假设三。
②若假设二成立,则下图所示杂交实验中,白花植株B能产生 种配子,F1自交得到的F2中,红花植株所占的比例应为 。
注:一条染色体片段缺失不影响个体生存,两条同源染色体缺失相同的片段,则个体死亡。
③若假设一成立,有人认为:白花植株A一定发生了D→d的隐性突变,请判断该说法是否正确并说明原因: 。
答案(1)3个碱基对改变导致密码子改变,但对应的氨基酸未改变 3个碱基对改变发生于DNA的非基因序列(或3个碱基对改变发生于基因的非编码区)
(2)①10 ②2 6/7 ③不正确,也可能是另一对基因发生了突变,抑制了D基因的功能
解析(1)若对该植物基因组进行测序,发现一个DNA分子有3个碱基对发生了改变,但该DNA控制合成的蛋白质均正常,则可能的原因为:①发生改变的部位没有发生在基因序列中,而是发生在非基因序列中;②发生改变的部位发生在基因内部,但改变后转录出的密码子和原来的密码子决定的氨基酸种类相同;③发生改变的部位在该基因的内含子的部位。(2)①染色体变异可用显微镜观察到,因此,若X射线照射红花植株A导致其5号染色体丢失一条,进而产生了不含5号染色体的配子,该配子参与受精形成了白花植株B,即该白花植株中含有的染色体条数为19,则白花植株B在减数分裂Ⅰ前期形成9个四分体,若观察到10个四分体,则可以否定假设三。②若假设二成立,即X射线照射红花植株A导致其5号染色体断裂,含有基因D的片段缺失,即产生了不含基因D的配子,该配子参与受精形成了白花植株B,即白花植株B中5号染色体丢失了一段。则题图所示杂交实验中,白花植株B能产生2种配子,即F1的基因型可表示为Dd、DO(其中O代表的是D基因缺失的5号染色体),各占1/2,则F1自交得到的F2中,植株基因型及比例应为1DD、2Dd、1dd、1DD、2DO、1OO(致死),可见红花植株所占的比例为6/7。③若假设一成立,则白花植株A未必一定发生了D→d的隐性突变,若是另一对基因发生了突变,抑制了D基因的功能,同样会产生白花植株B。